产生感应电动势，使一组晶闸管继续导通，工作在有源逆变状态，将电感中储存的能量逆变为交流电能回馈电网，称本桥逆变，由于电流下降很快，转速还来不及变化。当电流下降到零时，将第二组晶闸管的触发脉冲移相到βII<900，使的IUdIII ： 采 用 逻 辑 方 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????作于电动状态。当id下降到零时，将第一组晶闸管封锁，电动机惯性运转3－10ms后，第二组晶闸管进入有源逆变状态，且使Udβ在数值上随电动机E减小，以使电动机保持运行在发电制动状态，将系统的惯性能量逆变反送电网即他桥逆变，电动机的转速进一步下降，当转速下降到零时，将第二组晶闸管的触发脉冲继续移至到大于900，第二组晶闸管进入整流状态，电动机反转。 3、试分析交－交变频工作过程的六个阶段。 答：（1）、第一阶段：输出电压过零为正，由于电流滞后，io<0。因为整流器的输出电流具有单向性，负载负向电流必须由反组整流器输出，则此阶段为反组整流器工作，正组整流器被封锁。由于uo为正，则反组整流器必须工作在有源逆变状态。（2）、第二阶段：电流过零。为无环流死区。（3）、第三阶段：io>0，uo>0。电流方向为正，此阶段正组整流器工作，反组整流器被封锁。由于uo为正，则正组整流器必须工作在整流状态。（4）、第四阶段： io>0，uo<0。由于电流方向没有改变，正组整流器工作，反组整流器仍被封锁，由于电压方向为负，则正组整流器工作在有源逆变状态。（5）、第五阶段：电流为零，为无环流死区。 （6）第六阶段： io<0，uo<0。电流方向为负，反组整流器工作，正组整流器被封锁。此阶段反组整流器工作在整流状态。 4、试分析单相PWM逆变电路的工作原理。 答：载波信号uc在信号波正半周为正极性的三角波，在负半周为负极性的三角波，调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制逆变器电力晶体管T3、T4的通断。在ur的正半周期，T1保持导通，T4交替通断。当ur>uc时，使T4导通，负载电压uo=Ud；当ur 答：（1）电力电子开关管的驱动：驱动器接受控制系统输出的控制信号经过处理后发出驱动信号给开关管，控制开关器件的通、断。（2）过流、过压保护：它包括器件保护和系统保护俩个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而造成事故。（3）缓冲器：在开通和关断过程中防止开关管过压和过流，减少du/dt、 di/dt，减小开关损耗。（4）滤波器：电力电子系统中都必须使用滤波器。在输出直流的电力电子系统中输出滤波器用来滤除输出电压或电流中的交流分量以获得平稳的直流电能；在输 出交流的电力电子系统中滤波器滤除无用的谐波以获得期望的交流电能，提高由电源所获得的以及输出至负载的电力质量。（5）散热系统：散热系统的作用是散发开关器件和其它部件的功耗发热，降低开关器件的结温 计算题（第一题12分，第二题16分，共28分） 1、单相半波可控整流电路，负载电阻Rd=10Ω，直接接到交流220V电源上，在控制角α=600时，求输出电压平均值Ud 、输出电流平均值Id 和有效值I，并选择晶闸管元件（考虑两倍的裕量），并画出电压电流波形。 解：整流电路输出电压的平均值为：Ud=0.45U2(1+cosα)/2＝74.25V整流电路输出电压的有效值为： U=U2[sin2α/4π+(π-α)/2π]1/2=139.5V整流输出电流的平均值为：Id=Ud/Rd=7.425A 有效值为：I=U/Rd=13.95A电流的波形系数为：Kf=I/Id=13.95/7.425=1.88晶闸管承受的最大正反向电压为：UTM=21/2U2=21/2×220=311V UDRM=2×311=622V 取700V电流的有效值为：ITn=1.57IT(AV)>2I IT(AV)>2I/1.57=2×13.95/1.57=17.3A 取20A 2、单相桥式整流电路，U2=100V，负载中Rd==4Ω,要求Id在0－25A之间变化，求： （1）整流变压器的变比（不考虑裕量）（2）连接导线的截面积（取允许电流密度J=6A/mm2）(3)选择晶闸管型号(4)在不考虑损耗时，选择整流变压器的容量（5）画出输出电压电流波形 解：（1）负载上最大输出平均电压为Udm=IdmRd=25×4=100V又因为Ud=0.9U2(1+cosα)/2当α＝0时，Ud最大，即Udm=0.9U2，U2=100/0.9=111V所以变压器的变比为K=U1/U2=220/111=2(2)因为α＝0时，id的波形系数为 Kf=(2π2)1/2/4=1.11所以负载电流有效值为：I=KfId=1.11×25＝27.5A所选导线截面积为：S>I/J=27.5/6=4.6mm2，选BU-70铜线。（3）考虑到IT=I/21/2，则晶闸管的额定电流为IT(AV)>IT/1.57=27.5/21/2×1.57=12.5A,取30A.晶闸管承受最大电压UTm=21/2U2=157V，取400V选晶闸管型号为KP30-4（4）S=U2I2=U2I=111×27.5＝3.08KVA 3、单相半波可控整流电路，电阻性负载，要求输出的直流平均电压为50－92V之间连续可调，最大输出直流平均电流为30A，直接由交流电网220V供电，试求：（1）控制角的可调范围；（2）负载电阻的最大有功功率及最大功率因数；（3）选择晶闸管型号；（4）画出输出电压，输出电流及晶闸管承受的电压波形。 解：（1）Ud=0.45U2(1+cosα)/2，当Ud=50V时，代入得α＝900，当Ud=92V时，得α＝300α的可调范围为：300－900。（2）当α＝300时，输出直流电压平均值最大为92V，这时负载消耗的有功功率也最大，而R=92/30， Kf=[sin2α/4π+(π-α)/2π]1/2/0.45(1+cosα)/2=1.66 ， I=1.66Id=50Acosψ=P/S=[ sin2α/4π+(π-α)/2π]1/2=0.693，P=I2Rd=7667W(3)因α＝300时，流过晶闸管的电流有效值最大为50，IT(AV)=2ITm/1.57=64A取100A。UTm=221/2U2=624V，取700V，即KP100-7 4、某电感性负载采用带续流二极管的单相半控桥整流电路，已知：电感线圈的内阻Rd=5Ω，输入交流电压U2=220V，控制角α＝600。试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。并画出输出电压，输出电流和晶闸管承受的电压波形。 解 ： Ud=0.9U2(1+cosα)/2=149V ， Id=Ud/Rd=30AIdT=Id(1800-α)/3600=10A ， IdD=Idα/?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????10 θT=π-α=1800-1010=790 θD=π-α=1800-1010=2810 由于ωLd=2πfLd=31.4Ω，故为大电感负载。 Id=Ud/Rd=40/2=20A IdT=θT×Id/2π=4.4A IT=Id(θT /2π)1/2=9.4A IdD=θD×Id/2π=15.6A ID= Id(θD /2π)1/2=17.6A UTm=21/2U2=1.414×220＝312V UDm=21/2U2=1.414×220＝312V 故：UTn=(2-3)UTm=624-936V IT(AV)=(1.5-2)IT/1.57=9-12A 选择KP10-7UDn=(2-3)UTm=624-936V IT(AV)=(1.5-2)IT/1.57=16.8-22A选择ZP20-7 11、三相半波可控整流电路，大电感负载，α＝600，已知电感内阻R=2Ω，电源电压U2=220V，试计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的平均电压，平均电流，并选择晶闸管的型号。并画出电压电流波形。 解：（1）不接续流二极管时，Ud=1.17U2cos600=128.7V，Id=Ud/R=128.7/2=65.35A，IT=1/31/2Id=37.15AITn=(1.5--2)IT/1.57=35.5--47.3A，取50AUTn=(2--3)61/2U2=1078--1616V，取1200V ， 晶 闸 管 为 KP50-12 。（ 2 ） 接 续 流 二 极 管 时 ， Ud=0.675U2[1+cos(300+α)]=148.5VId=Ud/R=148.5/2=74.25A，IT=Id【(1500-600)/3600】1/2=37.13AITn=(1.5--2)IT/1.57=35.5--47.3A，取50AUTn=(2--3)61/2U2=1078--1616V，取1200V晶闸管为KP50-12。 12、三相半波可控整流电路，含反电动势的大电感负载，α＝600，已知电感内阻Ra=0.2Ω，电源电压U2=220V，平均电流Id=40A，试计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的反电动势E。并画出电压电流波形。 解：（1）不接续流二极管时，Ud=1.17U2cosα=128.7V，Id=(Ud-E)/Ra=40A，E=120.7V(2)接续流二极管时， Ud=1.17U2φ[1+cos(300+α)]/31/2=148.5V，Id=(Ud-E)/Ra，E=140.5V13、三相半波可控整流电路，大电感负载，α＝600，已知电感内阻R=4Ω，电源电压U2=220V，试计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的平均电压，平均电流，并选择晶闸管的型号。并画出电压电流波形。解：（1）不接续流二极管时，Ud=1.17U2cos600=128.7V1200V ， 晶 闸 管 为 ，KP30-12 。（ 2 Id=Ud/R=128.7/4=32.675A） 接 续 流 二 极 管 时 ，， IT=1/31/2Id=18.575AITn=(1.5--2)IT/1.57=17.75--23.67A，取30AUTn=(2--3)61/2U2=1078--1616V，取Ud=0.675U2[1+cos(300+α)]=148.5VId=Ud/R=148.5/4=37.15A，IT=Id【(1500-600)/3600】1/2=18.AITn=(1.5--2)IT/1.57=17.5--23.65A，取30AUTn=(2--3)61/2U2=1078--1616V，取1200V晶闸管为KP30-12。 14、调压范围为2-15V的直流电源，采用三相半波可控整流电路带电阻负载，输出电流不小于130A，求：（1）整流变压器二次侧相电压有效值，（2）试计算9V时的α角（3）选择晶闸管的型号，（4）计算变压器二次侧的容量。解：（1）因是电阻负载，且Udmax=15V，可视为α＝00，Ud=1.17U2cosα，U2=15/1.17=12.8V (2)当α＝300时，Ud=1.17U2cosα=12.97V，因此Ud=9V时，α>300，故Ud=1.17U2φ[1+cos(300+α)]/31/2，α=57.70（3)当α=57.70时，IT=0.5125U2/Rd，Id=1.17U2φ/Rd[1+cos(300+α)]/31/2=130A，故IT=0.733Id=95.34A，IT(AV)=IT/1.57=60.72A，UTm=61/2U2=31.4V晶闸管型号：KP100-1(4)因为I2=IT，S2=3I2U2=3*80.4*12.8=3.08KVA。 15、已知三相半波可控整流电路电感负载，Ld=0.2H，Rd=2Ω，U2=220V。当α＝600时，试求：画出这两种情况的ud，uT1，iT1及iD波形，计算不接续流管与接续流管两种情况下的负载电流平均值、流过晶闸管的电流平均值和有效值。解：由于Xd=ωLd=314×0.2＝62.8Ω>>2Ω，是大电感负载，id波形可视为平稳的直线。 不接续流管 接续流管 Ud=1.17U2cosα=117V Ud=0.675U2[1+cos(300+α)]=135V Id=Ud/Rd=117/2=58.5A Id=Ud/Rd=135/2=67.5A IdT=Id/3=58.5/3=19.5A IdT=(1500-α)×Id/2π =16.9A IT=(1/3)1/2×Id=33.5A IT=Id [(1500-α) /2π]1/2=33.8A
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